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０から作るOS開発　キーボードドライバその１

前回までの内容

これまでで、

ページはPDE[0]のページテーブルPTE[0]が仮想アドレス0x00000000に対応していて、
PDE[1]のページテーブルPTE[1]が仮想アドレス0x00001000に対応している
順次0x1000ずつ増えていきPDE[1023]のPTE[1023]は0xFFFFF000に対応している

仮想アドレスのビット22からビット31をPDEのインデックスとして使用する

仮想アドレスのビット12からビット21をPTEのインデックスとして使用する

仮想アドレスのビット0からビット11をページ内のオフセットとして使用する

仮想アドレス空間の0x00000000から0xBFFFFFFFはアプリケーションが使用するユーザ空間

仮想アドレス空間の0xC0000000から0xFFFFFFFFはカーネルが使用するカーネル空間

ページ領域と物理領域の割り当てと解放の実装方法

仮想メモリアドレスからPTE、PDEを取得する実装方法

CR3レジスタにページディレクトリのアドレスを書き込むことでCPUはページディレクトリの場所がわかるようになる

TLBのキャッシュをフラッシュする実装方法

物理メモリアドレスと仮想メモリアドレスの対応付けと仮想メモリ管理初期化の実装方法

CR0のビット31に1をセットしてページングを有効にする実装方法

ページフォルト例外発生時にエラーコードがPUSHされる

ことがわかりました。それではカーネルを０から開発していきましょう！

今回はキーボードドライバについてです

キーボードの成り立ち

キーボードの歴史を振り返ると、タイプライタまで遡ります。世界初のタイプライタは

”タイポグラファ”としてウィリアム・オースチン・バートが1829年に考えだし、特許を取得しています

商業的に初めて販売されたタイプライタは、マリング=ハンセンのライティングボールと呼ばれるタイプライタです

デンマークのラスマス・マリング=ハンセンが発明し、1870年に商業生産され販売されました

商業的に初めて成功したタイプライタは、クリストファー・レイサム・ショールズ（とその他の方）が

1868年に発明し、1874年に改良したものがレミントン社によって販売されました

このタイプライタが”ショールズとグリデンのタイプ-ライタ”として知られるようになりました

現在の多くのキーボードの配列であるQERTY配列が採用されています

商業的に初めて成功したタイプライタ

現在のキーボードへ

タイプライタに電気回路が組み入れられて、主にテレタイプとキーパンチの入力デバイスとしての

コンピュータキーボードが使用されるようになります。1870年代の前半には、株のティックの表示器の

入力としてテレプリンタが使用され、1903年から1910年頃から現在の形になってきました

1930年頃には英数字を入力できるキーパンチが作られています。

コンピュータの入力としてのキーボードは、初期のコンピュータであるENIACのキーパンチとして備え付けられ、

BINACで、電気回路で制御できるタイプライタをデータ入力に使用していました

1940年代から1960年代ではタイプライタがコンピュータの主な入力装置となり、

1967年に、データポイント3300と呼ばれるコンピュータターミナルに組み込まれるようになりました。

その後、CRTが開発され、電気回路を持つタイプライタとCRTでビデオディスプレイターミナルが作られ、

1970年代から1980年代には、現在目にするようなキーボードとディスプレイがほとんどのコンピュータに

搭載されるようになりました。

今日でも、キーボードはコンピュータに欠かすことのできない周辺機器で、iPhoneやアンドロイド端末など

携帯端末においても、画面上でキーボード入力ができるように発達していっています

キーレイアウト

キーのレイアウトはクリストファー・レイサム・ショールズがタイプライタを広めたその後は、QERTY配列が

主に使用されています。QERTYはキーボードの左上のQから始まり、Yまでの5文字のレイアウトから

そう呼ばれるようになりました。QERTY配列は現在主流のキーレイアウトとなっています

キーボードの種類

コンピュータにキーボードが備え付けられてから、更にキーボードに改良が加えられてきています

現在流通しているキーボードでは

USBキーボード：現在主流のキーボードの1つです

Bluetoothキーボード：現在主流のキーボードの1つです

PS/2キーボード：IBM互換キーボードでATキーボードとも呼ばれています。昔のパソコンの主流でしたが、
今ではほとんどお目にかかることがなくなってしまいました。今回はPS/2キーボードについて見ていきます
（USBキーボードでもPS/2キーボードとしてプログラムできます）

IBMがIBM XTにXTキーボードとして知られるキーボードを開発しました。そして、IBM　ATキーボード、次にPS/2キーボードが

開発されます。PS/2キーボードはATキーボードと似たキーボードですが、PS/2キーボードはATキーボードよりも

小さいコネクタを採用しています。更に、ATキーボードとの互換性を持つように設計されているため、ソフトウェアも

ATキーボードの機能が利用できます（全機能に互換性があるわけではありません）

IBMが開発したキーボードとして3つのタイプのキーボードがあります

IBMキーボードのタイプ
キーボードのタイプ	キー数	コネクタ	通信	使用するスキャンコード	ホストからのコマンド
IBM PC/XTキーボード（1981年）	83	5ピンDINコネクタ	1方向シリアル通信	スキャンコードセット1	コマンドに対応していない
IBM ATキーボード（1984年）（XTとの互換性はありません）	84（101キー）	5ピンDINコネクタ	双方向シリアル通信	スキャンコードセット2	8コマンドに対応
IBM PS/2キーボード（1987年）（ATとの互換性があります）	84から101	6ピンミニDINコネクタ	双方向シリアル通信	スキャンコードセット2 （オプションでスキャンコードセット3も使用するものもあります）	17コマンドに対応
IBM PS/2キーボード（現在）（ATとの互換性があります）	101以上（通常は101か104、日本では106か109）	5ピンまたは6ピンミニDINコネクタ	双方向シリアル通信	スキャンコードセット2 （オプションでスキャンコードセット3も使用するものもあります）	17コマンドに対応

キーボードの構成

キーボードは英字、数字、スペースなどのキーとキーが押されたかどうかを判定する

キーボードエンコーダがあります。キーボードエンコーダは押されたキーをスキャンコードとして

PS/2コネクタを通してキーボードコントローラに伝えます。キーボードコントローラはCPUと

FSBで接続されていて、IN/OUT命令で制御します

キーボードエンコーダとキーボードコントローラを介してCPUはキーボードを制御します

キーボードエンコーダ

キーボードエンコーダはキーが押されたか離されたかをスキャンコードにエンコードします

キーボードが押されたか離されたのかを次のような回路でエンコーダは読み取ります

キーマトリックスとキーエンコーダ

上図の回路はキーA、B、C、D、E、F、G、H、Iがあります。合計9個のキーを読み取りたいのですが

当然キーボードにはもっと沢山のキーがあります。しかし、IC（エンコーダ）には各キーが押された（Highを読み取る）か

離されたか（Lowを読み取る）を読み取るためのポートが少ししかありません（キーに対して読み取るポートが

少ない）。そこで、上図のような回路が必要となってきます。この回路では合計9個のキーに対して

入力ポートが3つ、出力ポートが3つの合計6個だけでキーの状態を検出できるようになっています

通常は、入力ポートは端子がHighであれば1が、Lowであれば0を読み取ります。また、出力ポートは

1に設定すれば端子にHighを出力し、0を設定すればLowを出力します。（ポートの制御はエンコーダの

ファームウェアがポート入出レジスタを制御して行なっています）。

キーの読み取り手順としては、

出力1にHighを、出力2と3はLowを出力します。その状態で入力1から3の状態を読み取ります
これにより、キーA、B、Cが押されているのか離されているのかを検出します

出力2にHighを、出力1と3はLowを出力します。その状態で入力1から3の状態を読み取ります
これにより、キーD、E、Fが押されているのか離されているのかを検出します

出力3にHighを、出力1と2はLowを出力します。その状態で入力1から3の状態を読み取ります
これにより、キーG、H、Iが押されているのか離されているのかを検出します

上図では、3番目の例を描いています。出力3をHighにしたときに、入力1を読み取ると、キーGの状態が

読み取れます。キーGが押されていると入力1は1（High）、離されていると入力1は0（Low）が読み取れます

この手順を順番に行うことで、キーAからIまでの9個のキーの状態を読み取っています

キーボードコネクタ

キーボードエンコーダとキーボードコントローラとデータのやりとりを行うために、キーボードから出ているコネクタを

マザーボードに差しておきます。このときに差すコネクタとして、5ピンDINコネクタ、6ピンミニDINコネクタ、USBコネクタ、

SDLコネクタ、Bluetoothインターフェイスコネクタがあります。歴史的に見て、AT/XTキーボードでは5ピンDINコネクタが、

PS/2キーボードでは6ピンミニDINコネクタが使われていました。

5ピンDINコネクタは次のようなコネクタとなります

電源VccとGNDはマザーボードの電源とGNDにつながっています。クロックはエンコーダとキーボードコントローラがデータを

送受信するときの同期をとります。

6ピンミニDINコネクタは次のようなコネクタとなります

5ピンDINコネクタと形状は異なりますが、ピン自体の機能は同様です

その他にUSBコネクタがあります。USBコネクタは、ご存知の通り色々なデバイスが接続でき、キーボードももちろん接続できます

USBコネクタのピンとして1:Vcc（電源）5V、2：DATA-、3：DATA+、4：GNDがあります

USBコネクタにキーボードを接続すると、USBプロトコルでキーボードを制御できるようになります

USBプロトコルは非常に複雑ですので、別の回とさせていただきます

最近のパソコンではUSBレガシーサポート機能があります。USBレガシーサポート機能があるマザーボードにUSBキーボードや

USBマウスを接続すると、マザーボードがPS/2キーボードとマウスをエミュレートしてくれます。この機能があるおかげで

プログラムからUSBキーボードにPS/2キーボードとしてアクセスすることができますので、USBのキーボードしか持っていない方でも

PS/2キーボードとして扱えます。

キーボードコネクタを通して、キーボードエンコーダはキーボードコントローラにスキャンコードを送信します

スキャンコード

スキャンコードはキーが押された、離されたという状態を表したコード（16進数の数値）です。ですので、キーが押されたまたは

離されたときに、スキャンコードがキーボードコントローラに送信されます。スキャンコードには2種類のタイプがあります

メイクコード（Make Code）：キーが押されたまたは押され続けているときに送信されます

ブレイクコード（Break Code）：キーが離されたときに送信されます

この2つのコードをまとめてスキャンコードと呼ばれています。キーボードの各キーに個別のメイクコードとブレイクコードが

割り当てられています。送信されてきた、メイクコードとブレイクコードから判断してどのキーが押されたのか、離されたのかを判断します

どのキーにどのコードが割り当てられているのかを決めたものをスキャンコードセットと呼ばれています

スキャンコードセットは3種類あります

スキャンコードセット1：XTのスキャンコードセットです。現在のキーボードでもサポートしているものもあります

スキャンコードセット2：デフォルトのスキャンコードです。現在のキーボードはこのコードセットを使用しています

スキャンコードセット3：PS/2のオプションとして定義されたスキャンコードです。ほとんど使用されていません

スキャンコード表はスキャンコード仕様を参照してください

（現在のところUSBレガシーサポート機能はUSBキーコードはスキャンコードセット2のみ変換可能です）例えば次のようにキーを押した場合を考えてみます

シフトキーを押す

Aを押す

Aを離す

シフトキーを離す

そうするとこの順番でスキャンコードがキーボードエンコーダから送信されます

0x12（シフトキーを押す）

0x1C（Aを押す）

0xF0 0x1C（Aを離す）

0xF0 0x12（シフトキーを離す）

キーを押したままにすると、ある一定の間隔でスキャンコードが送信されます

例えば、適当なテキストエディタを開いて適当にAを押し続けてみますと、一定の間隔でAが

入力されていることが分かると思います。これをタイプマティックモードといいます

キーを押し続けた後一定時間してからタイプマティックモードになります

この遅延をタイプマティックディレイ、また押し続けている間に一定の間隔で

スキャンコードが送信される間隔をタイプマティックレートといいます。

スキャンコードがキーボードコントローラに送信されると、キーボードコントローラのバッファ内に

格納されます。そして、キーボードコントローラはIR（割り込み要求）ラインをHighにして

PICに割り込みを要求します。 PICはキーボードコントローラから割り込み要求を受けるとCPUに通知し、

IRQ1が発生します。そして、IRQ1割り込みハンドラでキーボードコントローラのバッファから

スキャンコードを読み取り、キーが押されているか離されているかを判断していきます

キーボードコントローラ

大昔のキーボードコントローラには、Intelの8042というICが使用されていました。

現在では8042のICが使用されているのではなく、マザーボードに載っているスーパーI/Oコントローラの

一部になっています。（スーパーI/Oコントローラにはその他にもフロッピーディスクコントローラ、

パラレルポートコントローラ、シリアルポートコントローラ、マウスコントローラが入っています）。

スーパーI/Oコントローラは、昔はISAバスを使用していましたが、最近では

ローピンカウント（LPC：Low Pin Count）バスを使用するようになっています

また、ATキーボードとの互換性のため、キーボードコントローラには

AT互換モードとPS/2互換モードがあります

PS/2互換モードではPS/2マウスもサポートしていますので、キーボードコントローラは

マウスコントローラとしても動作します。今回はキーボードコントローラを制御していきます

キーボードドライバ

ここまでで、キーボードについていろいろ書いておりますが、内容について詳しく知っておく必要はありません。。。

単純に、キーが押されるとキーボードコントローラにスキャンコードが送信されるので、それを読み取るだけとなります。。。

ソフトウェアで直接制御をするのはキーボードコントローラだけですが、キーボードコントローラを通してキーボードエンコーダも

制御することができます。コントローラの制御には今まで見てきましたようにIN命令と OUT命令を使います

キーボードコントローラとして有名なものに8042キーボードマイクロコントローラがあります

8042キーボードマイクロコントローラ

こちらが8042で、キーボードエンコーダとスキャンコードやその他の制御コマンドのやりとりを行うICです

昔はこの画像のように独立したICでしたが、現在のパソコンではマザーボードが8042をエミュレートしています

8042のブロック図が下記となります

ハードウェアにあまり興味がなければ飛ばしてください。特に知らなくても問題はありません。。。

8042はNEC、Intelなどの各社から同機能のICが開発されてきました。下記ブロック図はIntelの

UPI-42AHを例としています

8042はファームウェアを書き込むことができるICですので、各社で実装が異なっています

8042 ICブロック図

このICの各ピンの機能は下記となります

8042のピンアサイン
シンボル	ピン番号	名称	入出力	説明
TEST0, TEST1	1, 39	テストピン	入力	デバッグ用の入力として使用します。 TEST0：ROM/EPROM書き込み、ベリファイに使用します TEST1：イベントタイマ入力として使用します
XTAL1, XTAL2	2, 3	外部クロック	入力	外部クロックを入力します
RESET	4	リセット	入力	Low入力でICをリセットします
SS	5	シングルステップ	入力	プログラムをシングルステップで動作します（デバッグ用） SYNC出力と連動します（Lowアクティブ）使用しない場合は+5Vにプルアップしておきます
CS	6	チップセレクト	入力	このICにアクセスするときにチップセレクト信号を入力します（Lowアクティブ）
EA	7	外部アクセスピン	入力	エミュレータを使用するときや、ROM/EPROMのベリファイに使用します使用しない場合はプルダウンしておきます
RD	8	リード	入力	パソコンのCPUが8042からデータを読み込むときにLowにします（Lowアクティブ）
A0	9	コマンド/データセレクト	入力	パソコンのCPUが8042から読み込むデータがコマンドであるかデータであるかを指定するピンとなります。LowならデータでHighならコマンドとなります
WR	10	ライト	入力	パソコンのCPUが8042にデータを書き込むときにLowにします（Lowアクティブ）
SYNC	11	クロック出力	出力	8042が命令を1つ実行するサイクルでクロックが出力されます
D0-D7	12-19	データバス	入力/出力	パソコンのCPUが8042とデータを読み込んだり書き込んだりする 8ビットデータバスです。
P10-P17	27-34	ポート1	入力/出力	データの入出力に使用する汎用ポートですこのポートでキーマトリクスを読み込むときの出力を出します特にP17はキーボードのインヒビットキーに接続されていますサーバなどにインヒビットキーがついていてインヒビットキーが押されるとキーが押されてもキーボードコントローラは反応しなくなり、ロック状態となりますセキュリティのために使用します
P20-P27	21-24, 35-38	ポート2	入力/出力	データの入出力に使用する汎用ポートですその２ですこのポートでキーボード制御で使用しています P27がキーボードエンコーダからのデータを読み取ったり書き込んだりするポートになります P26がP27でデータをやり取りするときに同期するクロックをやり取りします P24は8042のバッファがフルになったときにPICにIRQを要求しますまた、P20-P23は主に8243I/O拡張IC（キーマトリクスの読み込み）の入力に使用します
PROG	25	プログラム	入力/出力	ファームウェアを書き込むときのパルスを入力したり、 8243とのデータ入出力に使用します。使用しない場合はプルアップします
VCC	40	電源		+5Vをこのピンに供給します
VDD	26	電源		通常動作時は+5Vを、ファームウェア書き込み時は +12.5Vをこのピンに供給します。
VSS	20	グラウンド		グラウンドに接続します

このICに対してOUT命令と IN命令でアクセスしていきます

キーボードコントローラのポートアドレス

OUT命令とIN命令でキーボードコントローラにアクセスするにはポートアドレスを指定します

また、キーボードエンコーダについてもキーボードコントローラを通してアクセスできます

各ポートアドレスは次のようになります

（その他のI/Oデバイスの大まかなポートアドレスマッピングはカーネルローダその３を参照してください）。

キーボードコントローラのポートアドレス
ポートアドレス	IN/OUT	説明
0x64	IN	ステータスレジスタ
0x64	OUT	インプットバッファ（コマンドレジスタ）
キーボードコントローラ（キーボードエンコーダ）のポートアドレス
ポートアドレス	IN/OUT	説明
0x60	IN	アウトプットバッファ
0x60	OUT	インプットバッファ（コマンドレジスタ）

キーボードコントローラにはポートアドレスとして0x60と0x64が割り当てられています

ポートアドレス0x64の方は実際にキーボードコントローラとのデータのやり取りに使用します

ポートアドレス0x60の方はキーボードコントローラのバッファに対して読み込みまたは書き込みを行いますが、

これまで見てきましたように、キーボードコントローラの先にキーボードエンコーダがつながっていまして、

キーボードエンコーダとデータのやり取りをするにはキーボードコントローラを経由する必要があります

そのため、キーボードエンコーダとデータのやり取りを行うときにはポートアドレス0x60のバッファに

アクセスすることでキーボードエンコーダからデータを読み込んだり、書き込んだりすることができます

キーボードのアドレスポートと8042のレジスタ

図のように0x60にアクセスするときと0x64にアクセスするときではA0を0（=High）、1（=Low）に

することで読み込むレジスタや書き込み先を判断しています。この関係を見てみますと

ポートアドレス0x60：キーボードエンコーダに対してデータを読み込んだり書き込んだりする

ポートアドレス0x64：キーボードコントローラに対してデータを読み込んだり書き込んだりする

ということがわかります。

キーボードコントローラとエンコーダどちらの場合にせよ、書き込みの場合は8042のインプットバッファに

に書き込みます。インプットバッファに書き込む前にはバッファが空いているかどうかをステータスレジスタの

状態を見て、バッファが空いている場合に書き込むようにプログラムしていきます

まずは、ステータスレジスタについて見ていきましょう

キーボードコントローラのステータスレジスタ

ステータスレジスタについてはカーネルローダその３のA20を有効にするときに見ましたがもう一度見てみます

キーボードコントローラ8042のステータスレジスタ
ビット	シンボル	名前	説明
ビット0	OBF	アウトプットバッファフル	0：キーボードコントローラのアウトプットバッファにデータが無いことを意味しています 1：アウトプットバッファにデータが存在していて、まだリードされていない状態です。リードバッファレジスタから値を読み込みとこのビットが0になります
ビット1	IBF	インプットバッファフル	0：キーボードコントローラのインプットバッファ（0x060または0x064）が空の状態 1：キーボードコントローラのインプットバッファにデータが書き込まれた状態であるが、まだコントローラが値を読み取っていない状態。コントローラが書き込まれた値を読み取るとこのビットは0になります
ビット2	F0	システムフラグ	制御コマンドを書き込み、コマンドが成功すると、制御コマンドに応じて0または1にセットされます例えばコントローラの中にはセルフテストが成功したときに1をセットしますまた、パワーONリセットしたときにはこのビットが0にセットされます
ビット3	F1	コマンド/データフラグ	0：最後に書き込みしたのがデータ（0x060に書き込みをした） 1：最後に書き込みしたのがコマンド（0x064に書き込みをした）このビットはA0の値がそのまま反映されます
ビット4	ST4	禁止（ロック）フラグ	キーボードコントローラのデータアウトプットバッファにデータが書き込まれるたびに、このビットが更新されますこのフラグはキーボードのインヒビット（禁止）キーが押されている状態に1になりますインヒビットキーが押されている状態ではキーボードコントローラはキーが押されても何も反応しません 0：インヒビットキーが離されている状態です 1：インヒビットキーが押されている状態です
ビット5	ST5	送信（書き込み）タイムアウトフラグ	＜PS/2＞ビット0の値が1であれば 0：ポートアドレス0x60から読み込むデータはキーボードエンコーダからのデータです 1：ポートアドレス0x60から読み込むデータはマウスからのデータです＜AT＞ 0：キーボードコントローラからの送信（書き込み）が完了した状態 1：キーボードコントローラからの送信（書き込み）が完了していない状態。または送信エラーが起こった状態。ソフトウェアで一定時間タイムアウトを監視します
ビット6	ST6	受信（読み込み）タイムアウトフラグ	0：キーボードコントローラが受信（読み込み）を完了した状態 1：キーボードコントローラが受信（読み込み）を完了していない状態。または受信エラーが起こった状態。ソフトウェアで一定時間タイムアウトを監視します
ビット7	ST7	パリティエラー	0：キーボードコントローラから受信（読み込み）した最後のバイトは奇数パリティ 1：キーボードコントローラから受信（読み込み）した最後のバイトは偶数パリティキーボードコントローラは通常奇数パリティで送信してきます

カーネルローダその３で見てきましたように、コマンドを書き込む前には必ずステータスレジスタの

IBF：インプットバッファフルビットが0になっているかどうか確認してからコマンドを書き込みます

では、ステータスレジスタを読み込むプログラムを実装していきます

キーボードコントローラのレジスタにアクセスする関数を作成する

まずはキーボードのポートアドレスとステータスレジスタのビットを定義していきます


/*********************************************************************************
    File:portAddress.h
    Description:Definition of port address

*********************************************************************************/
#ifndef __PORTADDRESS__H
#define __PORTADDRESS__H

/*
==================================================================================

    Description :Keyboard Encorder

==================================================================================
*/
#define	DEF_PORT_KBD_ENCODER        0x0060
#define DEF_PORT_KBD_ENC_BUFFER     DEF_PORT_KBD_ENCODER
#define DEF_PORT_KBD_ENC_COMMAND    DEF_PORT_KBD_ENCODER

/*
==================================================================================

    Description :Onboard Keyboard Controller

==================================================================================
*/
#define	DEF_PORT_KBD_CONTROLLER     0x0064
#define	DEF_PORT_KBD_CTRL_STATUS    DEF_PORT_KBD_CONTROLLER
#define DEF_PORT_KBD_CTRL_COMMAND   DEF_PORT_KBD_CONTROLLER

#endif /* __PORTADDRESS__H */

次にステータスレジスタのビットを定義します。


/*********************************************************************************
    File:keyboard.h
    Description:Definition for Keyboard Driver

*********************************************************************************/
#ifndef __KEYBOARD__H
#define __KEYBOARD__H

/*
==================================================================================

    Description :Keyboard controller register

    bit number  value    description
    0           0        Output buffer is empty
                1        Output buffer is full
    1           0        Input buffer is empty
                1        Input buffer is full
    2           0        Set after power on reset 
                1        Set after successfull completion of 
                         the keyboard controllers self-test 
    3           0        Last write to input buffer was data (via port 0x60) 
                1        Last write to input buffer was a command (via port 0x64)
    4           0        Inhibit key is released
                1        Inhibit key is pressed 
    5           0        Data has been written by keyboard controller
                1        Data hasn't been written
    6           0        Data has been read by keyboard controller 
                1        Data hasn't been read
    7           0        Last data read from keyaboard controller is odd parity 
                1        Last data read from keyaboard controller is even parity

==================================================================================
*/
#define DEF_KBD_STS_OBF    0x01
#define DEF_KBD_STS_IBF    0x02
#define DEF_KBD_STS_F0     0x04
#define DEF_KBD_STS_F1     0x08
#define DEF_KBD_STS_ST4    0x10
#define DEF_KBD_STS_ST5    0x20
#define DEF_KBD_STS_ST6    0x40
#define DEF_KBD_STS_ST7    0x80

#endif /* __KEYBOARD__H */

そしてステータスレジスタを読み込む関数を作ります。

キーボードコントローラのステータスレジスタを読み込む関数

ステータスレジスタはポートからIN命令で読み込みます

IN命令で読み込む関数は割り込みその２　PICとIRQ で作ったinPortByte関数を使用していきます


/*
_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
    Funtion     :readKbdCtrlStatus
    Input       :void
    Output      :void
    Return      :unsigned char
                 < value of status register >

    Description :read status register from  keyboard controller
_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
*/
unsigned char readKbdCtrlStatus( void )
{
    return( inPortByte( DEF_PORT_KBD_CTRL_STATUS ) );
}

キーボードコントローラのコマンドを書き込む関数

キーボードコントローラにコマンドを書き込むには OUT命令を使います

同様にOUT命令で書き込む関数は割り込みその２　PICとIRQ で作ったoutPortByte関数を

使用していきます。但し、コマンドを書き込む前にステータスレジスタを読み込んで

インプットバッファフルビットが0になっているかどうか確認します


#define DEF_KBD_OK         0
#define DEF_KBD_ERROR      (-1)
#define MAX_RETRY          0x01000000

/*
_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
    Funtion     :writeKbdCtrlCommand
    Input       :unsigned char command
                 < command to keyboard controller >
    Output      :void
    Return      :STATUS

    Description :write a command to keyboard controller
_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
*/
STATUS writeKbdCtrlCommand( unsigned char command )
{
    int retry;

    /* ------------------------------------------------------------------------ */
    /*  retry reading status register                                           */
    /* ------------------------------------------------------------------------ */
    for( retry = 0 ; retry < MAX_RETRY ; retry++ )
    {
        if( ( readKbdCtrlStatus( ) & DEF_KBD_STS_IBF ) == 0 )
        {
            outPortByte( DEF_PORT_KBD_CTRL_COMMAND, command );
            return( DEF_KBD_OK );
        }
    }

    return( DEF_KBD_ERROR );
}

コマンドを書き込む前にステータスレジスタを読み込んでいますが、読み込み処理に

リトライ回数を設けています。while文でビットが0になるまで回してもよいかと思いますが

ここでは念のために、いつまでも読み込めないときはエラーを返すようにしています

（リトライ回数はすごく適当です。。。）

次にエンコーダからのデータ読み込み（スキャンコードを読み込みます）と

エンコーダへのコマンド書き込み関数を作ります

キーボードエンコーダからデータを読み込む関数

キーボードエンコーダからデータを読み込むにはポートアドレス0x60から読み込みます


/*
_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
    Funtion     :readKbdEncBuffer
    Input       :void
    Output      :void
    Return      :unsigned char
                 < data read from encoder >

    Description :read buffer from keyboard encoder
_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
*/
unsigned char readKbdEncBuffer( void )
{
    return( inPortByte( DEF_PORT_KBD_ENC_BUFFER ) );
}

同様にキーボードエンコーダにコマンドを書き込む関数を作ります

キーボードエンコーダにコマンドを書き込む関数

キーボードエンコーダにコマンドを書き込む場合にも、一旦キーボードコントローラを経由しますので

キーボードコントローラのステータスレジスタのインプットバッファフルビットを確認してから書き込みます

キーボードコントローラにコマンドを書き込む関数と違う箇所はポートアドレスだけとなります


/*
_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
    Funtion     :writeKbdEncCommand
    Input       :unsigned char command
                 < command to keyboard encoder >
    Output      :void
    Return      :STATUS

    Description :write a command to keyboard encoder
_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
*/
STATUS writeKbdEncCommand( unsigned char command )
{
    int retry;

    /* ------------------------------------------------------------------------ */
    /*  retry reading status register                                           */
    /* ------------------------------------------------------------------------ */
    for( retry = 0 ; retry < MAX_RETRY ; retry++ )
    {
        if( ( readKbdCtrlStatus( ) & DEF_KBD_STS_IBF ) == 0 )
        {
            outPortByte( DEF_PORT_KBD_ENC_COMMAND, command );
            return( DEF_KBD_OK );
        }
    }

    return( DEF_KBD_ERROR );
}

これでキーボードを制御するための下準備ができました！

それでは実際に制御するコマンドを次回見ていきます

ページングその２　仮想メモリ管理

キーボードドライバその２

０から作るOS開発 キーボードドライバその１